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[박종진의 과학 이야기] 우주 상수

아인슈타인은 우주가 영원불변이며 정적이라고 생각했다. 다시 말해서 우주는 처음부터 영원히 그 모양 그대로 유지된다는 말이다.     하지만 허블이 외계 은하의 존재를 발견하고 나아가서는 은하끼리 서로 멀어지고 있다는 사실을 밝히자 아인슈타인은 자신이 틀렸음을 인정하고 자기가 만든 방정식에 우주 상수라는 항목을 추가하여 이론상 우주가 중력에 의해서 찌그러들지 않게 수정했다.     하지만 최근에 밝혀진 관찰에 따르면 우주는 일정한 속도로 멀어질 뿐 아니라 점점 빠르게 팽창한다는 것이다. 우주 전체의 중력을 이기고 가속 팽창을 하려면 중력보다 훨씬 강한 척력이 있어야 하는데 현재의 과학 기술 수준으로는 알 수 없어서 우선 그 모르는 힘을 암흑에너지(Dark Energy)라고 이름 지었지만, 엄밀히 따지면 '미지의 에너지'가 맞는 표현이다.   우주는 일반적인 물질이 약 5%, 그리고 알지 못하는 물질인 암흑물질이 약 25%, 그리고 미지의 에너지인 암흑에너지가 약 70% 정도로 이루어져 있다고 한다. 그나마 5% 정도 되는 보통물질도 우리 맨눈에 보이는 것은 고작 1%도 되지 않는다고 하니 우리가 우주를 어느 정도 안다고는 하지만 빙산의 일각에도 못 미치는 우주를 간신히 더듬는 중이다. 어쩌면 우리는 영원히 우주를 이해하지 못할 수도 있다.   물질을 이루는 가장 작은 단위는 입자이지만 그전에는 원자라고 배웠다. 원자는 중앙에 큼지막한 원자핵이 자리하고 그 주위를 아주 멀리서 핵에 비해 엄청나게 작은 전자가 돌고 있는 모습이라고 생각하면 이해하기 쉽다. 그런데 원자핵과 전자를 포함하는 전체 공간은 진공이다.     이야기를 쉽게 하려고 원자 하나를 잠실운동장에 비교하면, 가운데 위치한 핵은 탁구공만 하고 관중석 끝에서 좁쌀보다 작은 전자가 돌고 있는 모습이다. 그 사이의 공간은 진공이라고 한다.     마찬가지로 우리 태양계에서 태양과 그 주위를 공전하는 행성들 사이의 공간도 진공이고, 태양과 같은 별과 별의 사이도 진공이며, 나아가서는 은하와 은하 사이도 진공이다. 그러므로 우주 공간은 온통 진공 상태다.     그 속에 우리가 알지 못하는 에너지가 있어서 중력을 이기고 은하끼리 서로 멀리 떨어지게 하는 미지의 힘이 있을 것으로 추측하고 있다. 그 정체불명의 에너지를 암흑에너지라고 부른다.     태초에 빅뱅으로 시작된 우주의 진공 속에는 이미 엄청난 에너지가 존재했었다. 양자역학적 관점에서 그런 에너지를 진공에너지라고 하는데 먼저 이야기한 암흑에너지와 같은 것인지, 서로 다른지, 어떤 관계가 있는지는 아직 모른다. 게다가 초거대 블랙홀과의 관계도 의심하는 사람이 있지만, 모두 과학적인 추측일 뿐이다. 그나마 아인슈타인이 자신의 중력장방정식에 억지로 끼워 넣은 우주 상수가 암흑에너지 정체의 첫 번째 경우다.   공명이 죽은 후에도 중달을 이긴 것처럼 아인슈타인 역시 죽고 나서 100년이 지난 후 자신이 예측했던 중력파가 발견되었고, 어쩌면 암흑에너지도 그가 실수라고 무릎을 꿇었던 우주 상수의 연장선에 있는 것일지도 모른다. 아인슈타인이 활동하던 때는 천체물리학이 지금처럼 발달한 시절도 아니었고 관측 장비도 구닥다리 시대였지만, 아인슈타인은 그 당시에 이미 중력파를 예측하고 우주 상수를 넣었다 뺐다 할 정도의 천재였다. (작가)         박종진박종진의 과학 이야기 우주 상수 우주 상수 우주 공간 이론상 우주

2024-05-17

듀페이지 카운티 자체 상수도 계획 추진

시카고 시로부터 상수원을 공급 받고 있는 듀페이지 카운티 정부가 미시간 호수에서 직접 물을 끌어오는 방안을 추진 중이다.     듀페이지 카운티에 따르면 최근 상수도 개발 계획에 관한 외부 용역을 통해 향후 미시간 호수에서 직접 물을 가져다 쓰는 경우를 연구했다.    현재 듀페이지 카운티는 시카고 시와 상수원 공급 계약(water contract)을 맺고 수돗물을 공급받고 있다. 듀페이지 카운티는 2024년 5월 시카고 시와의 수돗물 공급 40년 계약 종료를 앞두고 최근 연장을 추진했으나 시카고 시가 적극적으로 임하지 않아 대안이 필요하다는 입장이다.   또 최근 시카고 시와 상수원 공급 계약을 맺은 졸리엣의 경우 듀페이지 카운티에 비해 훨씬 저렴한 요금을 내게 된다는 소식이 알려지면서 아예 수돗물 자체 공급하자는 계획을 추진하게 된 것이다. 현재 듀페이지 카운티는 1000갤런당 4.54달러를 시카고에 지급하고 있는데 졸리엣의 경우 절반 가량인 2.50달러 혹은 3달러 수준에서 계약을 체결한 것으로 알려졌다.     외부 용역에 따르면 듀페이지 카운티는 시카고 북쪽 글렌코나 시카고 다운타운 등에서 물을 취수해 세 가지 경로를 통해 듀페이지 카운티의 엘름허스트 펌핑 스테이션까지 연결하는 안을 제시했다.     하지만 자체 수돗물 공급안은 여러가지 난제를 포함하고 있다. 최소 15억달러에서 20억달러에 달하는 막대한 공사 비용과 함께 장기 프로젝트인 만큼 이자율 변화에 따라 전체 공사비가 최대 70억달러까지 늘어날 수도 있기 때문이다.     이 뿐만 아니라 수돗물 공급 라인 설치에 필요한 부지 매입에 따른 지역 주민의 반대와 소송 가능성, 기술적인 문제, 정치적인 갈등 소지 등이 사업의 불확실성을 키우고 있는 상황이다.     듀페이지 카운티는 시카고에 연간 1억1300만달러를 수돗물 이용료로 지급하고 있으며 이는 시카고가 각 서버브 카운티 정부로부터 받은 수돗물 이용료의 30%를 차지하고 있다.     한편 시카고 시청은 주법에 따라 수돗물 공급시 1000 갤런당 4.54달러 이상을 청구할 수 없다. 또 졸리엣과 마찬가지로 다른 서버브 정부에도 현재보다 낮은 요금을 청구할 계획이라는 입장이다.   Nathan Park•Kevin Rho 기자카운티 상수 카운티 정부 상수원 공급 수돗물 공급

2023-05-31

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